Beregning av vindlast

Om beregning av vindlast

Denne kalkulatoren beregner vindtrykk per sone for en rektangulær bygning, et saltak og en frittstående vegg eller et gjerde. Metoden er basert på EN 1991-1-4 (vindlaster) og bruker den generelle sikkerhetsmetoden i EN 1990.

Resultatene gis som sonekoeffisienter og endelig dimensjonerende trykk per sone. Trykket oppgis i kN/m² og kan være positivt eller negativt avhengig av virkningsretning på bygningsskallet.

Orientering og anbefalinger

Grunnleggende vindhastighet angis som v_b,0 i m/s. Dette er den regionale grunnverdien fra Nasjonalt tillegg til EN 1991-1-4. Den brukes som utgangspunkt for å beregne trykk med terreng- og høydeeffekter.

Referansetrykk avledes fra den kinetiske energien i luftstrømmen. Kalkulatoren bruker lufttetthet ρ = 1.25 kg/m³ og q0 = 0.5 · ρ · v_b,0² / 1000. Deling på 1000 gir verdien i kN/m².

Terreng- og høydeeffekt tas hensyn til via eksponeringsfaktoren k(z) som funksjon av terrengkategori og referansehøyde z. Høyder legges inn i mm og omregnes til meter med z = z_mm / 1000. For numerisk stabilitet begrenses høyden: z ≥ z_min og z ≤ 200 m, der z_min avhenger av terrengkategori.

Eksponeringsfaktor beregnes med en logaritmisk ruhetsprofil. Følgende brukes: ln = ln(z / z0), c_r = k_r · ln, I_v = 1 / ln og k(z) = (1 + 7·I_v) · c_r², der z0 og k_r bestemmes av terrengkategorien.

Topptrykk i høyde z beregnes per sone som q_p(z) = q0 · k(z). Deretter anvendes sonekoeffisienten og den partielle sikkerhetsfaktoren.

Aerodynamisk koeffisient vises i tabellen som endelig sonekoeffisient c. For bygning og tak kan den inkludere innvendig trykk. Når innvendig trykk er aktivert, velger kalkulatoren det mest ugunstige tilfellet etter absoluttverdi fra c_pi = +0.2 og c_pi = -0.3, og bruker differansen c = c_pe - c_pi.

Dimensjonerende trykk per sone beregnes som w = q_p(z) · c · γ, der γ er partialfaktor for laster. Kalkulatoren bruker γ = 1.5 som typisk verdi for ledende variabel last i ULS etter EN 1990. Nasjonalt tillegg angir endelige verdier og kombinasjonsregler.

Soneinndeling for bygning avhenger av forholdet mellom høyde h og dybden av vindutsatt fasade. For valgt vindretning tas dybden fra planmål, og referansehøyder z_e settes for flere nivåer. Disse nivåene bestemmer k(z) og dermed trykk i de ulike sonene.

Takkoffisienter bestemmes av takvinkel. Vinkelen beregnes geometrisk som α = arctan((h - h1) / (d/2)) i grader. Sonekoeffisienter hentes fra tabellverdier som funksjon av vinkel og interpoleres mellom nabopunkter. Vinkelen begrenses til tabellområdet som brukes i interpolasjonen.

Frittstående vegg eller gjerde behandles som en egen konstruksjon uten lukket innvendig volum. Innvendig trykk c_pi brukes derfor ikke i denne modusen, og sonekoeffisientene inngår direkte i w = q_p(z) · c · γ.

• Inndataenheter: geometri i mm, v_b,0 i m/s.
• Utdataenheter: trykk i kN/m².
• Fortegnet viser virkningsretning relativt til overflaten. Negative verdier betyr ofte sug.
• Standarder: EN 1991-1-4 (vind), EN 1990 (prinsipper, partialfaktorer, kombinasjoner).

FAQs

Hvorfor kan koeffisienter og trykk være negative

Fortegnet angir retningen på lasten mot overflaten. Negative verdier tilsvarer ofte sug, når strømningen skaper undertrykk og trekker elementet utover. For kledning og innfesting kan fortegnet være like viktig som størrelsen.

Hva endres når man bytter vindretning A og B

Den vindutsatte siden endres. Dermed endres også dybde, geometriske forhold og soneinndeling. For taket velger byttet riktig sett tabellkoeffisienter i EN 1991-1-4 for vind langs mønet eller på tvers av mønet.

Hvorfor påvirker terrengkategorien resultatet så mye

Terrengkategorien bestemmer ruhet og den vertikale profilen for vindhastighet. Dette inngår via k(z), som skalerer trykket med høyden. Åpent terreng og tett bybebyggelse kan gi merkbart ulike trykk for samme v_b,0.

Hva endrer innvendig trykk cpi

Innvendig trykk tar hensyn til trykkforskjellen mellom utside og innside av bygningsskallet. EN vurderer begge fortegn for c_pi fordi retningen avhenger av åpninger og vindforhold. Kalkulatoren velger det mest ugunstige tilfellet etter absoluttverdi med standard EN-verdier.

Hvorfor brukes partialfaktoren γ og kan den endres

Faktoren γ omgjør karakteristisk vindlast til dimensjonerende verdi for grensekontroll. I mange ULS-kontroller brukes γ = 1.5 for ledende variabel last etter EN 1990, mens Nasjonalt tillegg angir endelige regler. Hvis en karakteristisk verdi trengs, brukes samme formel uten å multiplisere med γ.